解析經典集成直流穩(wěn)壓電源電路
2017-7-17 11:13:31??????點擊：
任何電子設備的工作都離不開直流穩(wěn)壓電源，晶體管、集成直流穩(wěn)壓電源電路正常工作都需要直流穩(wěn)壓電源供電。提供直流電源的方法主要有干電池和直流穩(wěn)壓電源兩種。干電池具有輸出直流穩(wěn)壓電源電壓穩(wěn)定便于攜帶等優(yōu)點但是其容量低壽命短的缺點也十分明顯。而直流穩(wěn)壓電源能夠將220V交流電轉換為源源不斷的穩(wěn)定的直流電。它由變壓、整流、直流穩(wěn)壓電源濾波電路、穩(wěn)壓四部分直流穩(wěn)壓電源電路等組成。參考直流穩(wěn)壓電源電路如圖1所示。
變壓
穩(wěn)壓電源的輸出直流穩(wěn)壓電源電壓一般是根據儀器設備的需要而定的，有的儀器設備同時需要幾種不同的直流穩(wěn)壓電源電壓。單獨的穩(wěn)壓電源，其輸出直流穩(wěn)壓電源電壓在一定的范圍內可以調節(jié)，當調節(jié)范圍較大時，可分幾個檔位。因此，需要將交流電通過電源變壓器變換成適當幅值的直流穩(wěn)壓電源電壓，然后才能進行整流等變換，根據需要，變壓器的次級線圈一般都為兩組以上選用合適的變壓器將220V±10%的高壓交流電變成需要的低壓交流電，要滿足電源功率和輸出直流穩(wěn)壓電源電壓的需要，變壓器選用應遵循以下原則：
(1)在220V±15%情況下應能確保可靠穩(wěn)定輸出。一般工程上變壓、整流和直流穩(wěn)壓電源濾波電路后的直流電源電壓可以按下面情況確定：
一是要考慮集成直流穩(wěn)壓電源電路一般是要求最小的輸入輸出壓差;二是要考慮橋式整流直流穩(wěn)壓電源電路要消耗兩個二極管正向導通的壓降;三是要留有一定的余量。輸出直流穩(wěn)壓電源電壓過高會增加散熱量，過低會在輸出低壓時不穩(wěn)定，由此來確定直流電源電壓。
(2)變壓器要保留20%以上的電流余量。
整流
整流是將正弦交流電變成脈動直流電源，主要利用二極管單向導電原理實現，整流直流穩(wěn)壓電源電路可分為半波整流、全波整流和橋式整流。電源多數采用橋式整流直流穩(wěn)壓電源電路，橋式整流由4個二極管組成，每個二極管工作時涉及兩個參數：
一是電流，要滿足電源負載電流的需要，由于橋式整流直流穩(wěn)壓電源電路中的4個二極管是每兩個交替工作，所以，每個二極管的工作電流為負載電流的一半;二是反向耐壓，反向直流穩(wěn)壓電源電壓要大于可能的最大峰值。
(1)電流負載ID>?I1
(2)反向耐壓為變壓器最高輸出的峰值VD> V2.
直流穩(wěn)壓電源濾波電路
直流穩(wěn)壓電源濾波電路的作用是將脈動直流濾成含有一定紋波的直流電源電壓，可使用電容、電感等器件，在實際中多使用大容量的電解電容器進行直流穩(wěn)壓電源濾波電路。
圖中C2和C4為低頻直流穩(wěn)壓電源濾波電路電容，可根據實驗原理中的有關公式和電網變化情況，設計、計算其電容量和耐壓值，選定電容的標稱值和耐壓值以及電容型號(一般選取幾百至幾千微法)。
C1和C3為高頻直流穩(wěn)壓電源濾波電路電容，用于消除高頻自激，以使輸出直流穩(wěn)壓電源電壓更加穩(wěn)定可靠。通常在0.01μF~0.33μF范圍內。
(1)低頻直流穩(wěn)壓電源濾波電路電容的耐壓值應大于直流穩(wěn)壓電源電路中的最高直流穩(wěn)壓電源電壓，并要留有一定的余量;
(2)低頻直流穩(wěn)壓電源濾波電路電容C2選取應滿足：C2≥RL1(3~5)2T;
RL為負載電阻，T為輸入交流電的周期。對于集成穩(wěn)壓后的直流穩(wěn)壓電源濾波電路電容可以適當選用數百微法即可;
( 3 )工程上低頻電容C 2也可根據負載電流的值來確定整流后的直流穩(wěn)壓電源濾波電路電容容量，即：
C2≥(IL/50mA)×100uF.
穩(wěn)壓
經過整流和直流穩(wěn)壓電源濾波電路后的電壓是一個含有紋波并隨著交流電源直流穩(wěn)壓電源電壓的波動和負載的變化而變化的不穩(wěn)定的直流電源電壓，直流穩(wěn)壓電源電壓的不穩(wěn)定會引起儀器設備工作不穩(wěn)定，有時甚至無法正常工作。為此在直流穩(wěn)壓電源濾波電路后要加直流穩(wěn)壓電源電路，以保障輸出直流穩(wěn)壓電源電壓的平穩(wěn)性。穩(wěn)壓方式有分立元件組成的直流穩(wěn)壓電源電路和集成直流穩(wěn)壓電源電路。
分立元件組成的直流穩(wěn)壓電源電路的穩(wěn)壓方式有串聯(lián)穩(wěn)壓、并聯(lián)穩(wěn)壓和開關型穩(wěn)壓等，其中較常用的是串聯(lián)穩(wěn)壓方式。
(1)串聯(lián)直流穩(wěn)壓電源電路
串聯(lián)直流穩(wěn)壓電源電路工作框圖如圖2所示，它由采樣直流穩(wěn)壓電源電路、基準直流穩(wěn)壓電源電壓直流穩(wěn)壓電源電路、比較放大直流穩(wěn)壓電源電路和調整直流穩(wěn)壓電源電路組成。
(2)集成穩(wěn)壓器
隨著集成工藝技術的廣泛使用，直流穩(wěn)壓電源電路也被集成在一塊芯片上，稱為三端集成穩(wěn)壓器，它具有使用安全、可靠、方便且價格低的優(yōu)點。
三端穩(wěn)壓器按輸出直流穩(wěn)壓電源電壓方式可分為四大類：
①固定輸出正穩(wěn)壓器7800系列，如7805穩(wěn)壓值為+5V.
②固定輸出負穩(wěn)壓器7900系列。
③可調輸出正穩(wěn)壓器L M 1 1 7、L M 2 1 7、LM317及LM123、LM140、LM138、LM150等。
④可調輸出負穩(wěn)壓器L M 1 3 7、L M 2 3 7、LM337等。
直流穩(wěn)壓電源一般都要加裝保險和散熱片
保險是用來保證電源安全工作的重要器件，保險能實現在電源輸出短路或超載時自動切斷直流穩(wěn)壓電源電路，從而保證電源的安全。散熱片作用是對集成直流穩(wěn)壓電源電路進行散熱，確保集成穩(wěn)壓器工作時溫度不超過標準值。
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